BR112012007722A2

BR112012007722A2 - sistema para extrair hidrocarbonetos a partir de cascalhos de perfuração, método para extrair hidrocarbonetos a partir de cascalhos de perfuração, e método para extrair hidrocarbonetos de cascalhos de perfuração

Info

Publication number: BR112012007722A2
Application number: BR112012007722-8A
Authority: BR
Inventors: Paul Newman
Original assignee: M-I L. L. C
Priority date: 2009-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2020-08-11
Also published as: WO2011044260A2; CN102648330A; AP3930A; EA201270476A1; EP2486224A2; CN102648330B; CA2776627C; EP2486224A4; EP2486224B1; WO2011044260A3; MX2012004164A; CA2776627A1; US20120298559A1; US8936700B2; AU2010303478A1; EA024769B1; AP2012006246A0

Abstract

SISTEMA PARA EXTRAIR HIDROCARBONETOS A PARTIR DE CASCALHOS DE PERFURAÇÃO, E MÉTODO PARA EXTRAIR HIDROCARBONETOS A PARTIR DE CASCALHOS DE PERFURAÇÃO A presente invenção está relacionada a um sistema e a um método para a extração de hidrocarbonetos a partir de cascalhos de perfuração e da lama de perfuração. O sistema para extrair hidrocarbonetos dos cascalhos de perfuração inclui pelo menos um tanque de extração, um tanque de dióxido de carbono em comunicação fluida com o pelo menos um tanque de extração. O método para extração de hidrocarbonetos a partir dos cascalhos de perfuração consiste de expor os cascalhos de perfuração ao dióxido de carbono líquido, solubilizar os hidrocarbonetos provenientes dos cascalhos de perfuração com o dióxido de carbono líquido, aquecer o dióxido de carbono líquido e os hidrocarbonetos solúveis para converter o dióxido de carbono líquido a vapor de dióxido de carbono, separar os hidrocarbonetos do vapor de dióxido de carbono, e coletar os hidrocarbonetos separados.

Description

- SISTEMA PARA EXTRAIR HIDROCARBONETOS A PARTIR DE CASCALHOS : DE PERFURAÇÃO, MÉTODO PARA EXTRAIR HIDROCARBONETOS A PARTIR DE CASCALHOS DE PERFURAÇÃO, E MÉTODO PARA EXTRAIR

HIDROCARBONETOS DE CASCALHOS DE PERFURAÇÃO Fundamentos da Invenção Campo da Invenção São mostradas aqui modalidades relacionadas de modo geral a um método para extrair hidrocarbonetos a partir de apresentadas modalidades relacionadas a um método de extração de hidrocarbonetos a partir de cascalhos de perfuração usando dióxido de carbono líquido. Mais especificamente ainda, as modalidades aqui reveladas estão TWT "relacionadas à um método para extrair hidrocarbonetos ar — partir de cascalhos de perfuração usando dióxido de carbono líquido em temperaturas e pressões relativamente baixas. Técnica Relacionada Na perfuração de poços, uma broca de perfuração é usada para escavar muitos milhares de metros adentro da crosta terrestre. As plataformas de petróleo empregam uma ' torre de perfuração que se estende acima da plataforma de perfuração. A torre de perfuração sustenta seções consecutivas da tubulação de perfuração, conectadas ponta a ponta, durante a operação de perfuração. À medida que a broca de perfuração é empurrada mais para o interior da

. crosta terrestre, segmentos adicionais são acrescentados ao : prolongamento da “coluna” ou “coluna de perfuração”. Portanto, a coluna de perfuração inclui uma pluralidade de juntas tubulares.

Fluido conhecido como “lama de perfuração” é bombeado da plataforma de perfuração através da coluna de perfuração, e para a broca de perfuração sustentada na extremidade inferior ou distal da coluna de perfuração. A lama de perfuração lubrifica a broca de perfuração e co 10 carreia para fora os cascalhos de perfuração gerados pela = broca de perfuração à medida que ela perfura mais profundamente. Os cascalhos de perfuração são carreados em um fluxo de retorno da lama de perfuração através do anular do poço de volta para a plataforma de perfuração do poço situada na superfície. Quando a lama de perfuração chega nã | plataforma, ela está contaminada com pequenos fragmentos de xisto e rocha que são conhecidos na indústria como cascalhos de poço ou cascalhos de perfuração. Uma vez OS cascalhos de perfuração, lama de perfuração e outros . 20 rejeitos cheguem na plataforma, uma “peneira vibratória” é tipicamente usada para remover a lama de perfuração dos cascalhos de perfuração tal que a lama de perfuração possa ser reutilizada. Os restantes cascalhos de perfuração, rejeitos e lama de perfuração residual são então transferidos para uma gamela de retenção para descarte. Em

- algumas situações, por exemplo, com tipos específicos de p lama de perfuração, a lama de perfuração pode não ser reutilizada e precisa ser descartada.

Tipicamente, a lama de perfuração não reciclada é descartada em separado dos cascalhos de perfuração e de outros rejeitos mediante transporte da lama de perfuração através de um vaso até um local de descarte.

O descarte dos cascalhos de perfuração e da lama de perfuração é um problema ambiental complexo.

Os cascalhos — 10 de perfuração não contêm apenas produto residual da lana de perfuração que podem contaminar o ambiente circundante, mas também contêm óleo e outros rejeitos que são particularmente prejudiciais ao ambiente, especialmente quando a perfuração ocorre em ambiente marinho. 000045 Adicionalmente às peneiras, diversos métodos para || remoção de hidrocarbonetos e contaminantes dos cascalhos de perfuração e dos fluidos de perfuração têm sido empregados.

Todavia, os altos custos e a complexidade da construção da unidade industrial, o significativo consumo de energia, a ; 20 limitada segurança, especialmente quando operando em atividade 'off-shore', e a baixa eficiência, têm tornado Í tais métodos desvantajosos para a extração dos hidrocarbonetos a partir dos cascalhos de perfuração.

Por conseguinte, existe uma continuada necessidade quanto a métodos e sistemas para extrair hidrocarbonetos dos cascalhos de perfuração.

- Sumário da Invenção A presente invenção está relacionada a um sistema e a um método para a extração de hidrocarbonetos a partir de cascalhos de perfuração e da lama de perfuração. O sistema para extrair hidrocarbonetos dos cascalhos de perfuração inclui pelo menos um tanque de extração, um tanque de dióxido de carbono em comunicação fluida com o pelo menos um tanque de extração. O método para extração de hidrocarbonetos a partir dos cascalhos de perfuração carbono líquido, solubilizar os hidrocarbonetos provenientes dos cascalhos de perfuração com o dióxido de carbono líquido, aquecer o dióxido de carbono líquido e os hidrocarbonetos solúveis para converter o dióxido de “o 15 carbono líquido a vapor de dióxido de carbono, separar OS hidrocarbonetos do vapor de dióxido de carbono, e coletar os hidrocarbonetos separados. Outros aspectos e vantagens da invenção ficarão evidentes a partir da descrição apresentada adiante, e pelas reivindicações anexas.

Breve Descrição dos Desenhos À A Figura 1 é uma ilustração de um gráfico de pressão vs temperatura incluindo a temperatura e extração/região de pressão para o dióxido de carbono líquido de acordo com modalidades aqui reveladas.

A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um

- sistema de acordo com modalidades aqui apresentadas. . A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um sistema de acordo com modalidades aqui apresentadas. A Figura 3 é uma ilustração esquemática de um 5 sistema de acordo com modalidades aqui apresentadas. A Figura 4 é uma ilustração esquemática de um sistema de acordo com modalidades aqui apresentadas. A Figura 5 é uma ilustração esquemática de um sistema de geração de energia e de coleta de dióxido de carbono de acordo com modalidades aqui apresentadas. As Figuras 6A a 6C são diversas vistas de vasos pressurizados de acordo com modalidades aqui apresentadas. As Figuras 7A a 7D são diversas vistas de vasos pressurizados de acordo com modalidades aqui apresentadas.

0000/15 As Figuras 8A e 8B são diversas vistas de vasos pressurizados de acordo com modalidades aqui apresentadas. A Figura 9 é uma vista em perspectiva de um vaso pressurizado de acordo com modalidades aqui apresentadas. Descrição Detalhada da Invenção . 20 Em um aspecto, as modalidades aqui reveladas estão de modo geral relacionadas a métodos para a extração de | hidrocarbonetos a partir de cascalhos de perfuração. Mais especificamente, algumas modalidades aqui reveladas estão relacionadas a métodos para a extração de hidrocarbonetos de cascalhos de perfuração usando dióxido de carbono líquido. Ainda mais especificamente, algumas modalidades

. aqui reveladas estão relacionadas a métodos para a extração . de hidrocarbonetos a partir de cascalhos de perfuração usando dióxido de carbono líquido em baixa temperatura e pressão.

As preocupações ambientais relacionadas com oO descarte de cascalhos de perfuração contaminados com óleo exigem processos cada vez mais eficientes para limpar os cascalhos de perfuração contaminados com óleo, os quais podem também permitir a recuperação e a reutilização das de o 10 outro modo custosas lamas de perfuração. De acordo com à = presente revelação, o uso de dióxido de carbono como um solvente para solubilizar os hidrocarbonetos pode contribuir para cascalhos de perfuração mais limpos e permitir que os hidrocarbonetos sejam recuperados.

015 A solubilidade dos hidrocarbonetos em dióxido de carbono líquido é de cerca de 10 a 20 vezes maior em baixas temperaturas de processo, por exemplo, de -5 ºC a 0 ºC, e pressões de aproximadamente 50 bar, que em temperaturas de processo mais altas, por exemplo, de 20 ºC a 50 ºC e pressões de aproximadamente 50 bar ou maiores. A presente i invenção tira vantagem da alta solubilidade dos : hidrocarbonetos mesmo em temperaturas e pressões relativamente baixas. Por exemplo, numa pressão de 50 bar e temperatura de aproximadamente -5 “ºC, a solubilidade dos hidrocarbonetos, tais como aqueles nos cascalhos de perfuração, é de cerca de 0,877 g de óleo/g CO;. Em tais

. temperaturas relativamente baixas, os cascalhos de E perfuração não congelam, permitindo assim favorável transferência de massa (isto é, a mistura dos cascalhos de perfuração e do dióxido de carbono líquido é de ótima fluidez).

A Figura 1 mostra um gráfico da pressão (bar) vs temperatura (ºC) que inclui a temperatura de extração/região de pressão para dióxido de carbono líquido. Como mostrado, a extração de hidrocarbonetos a partir de cascalhos de perfuração usando dióxido de carbono líquido saturado pode ser conseguido em temperaturas na faixa de - ºC até menos de cerca de 20 “C e pressões de saturação na faixa de cerca de 20 bar até cerca de 45 bar. Em modalidades alternativas, as pressões podem estar na faixa O 15 de cerca de 45 bar até cerca de 65 bar, entre cerca de 65 bar e cerca de 85 bar, ou entre 85 bar e cerca de 105 bar. Dióxido de carbono em temperaturas abaixo do ponto de saturação pode assim ser usado para remover hidrocarbonetos dos cascalhos de perfuração. A temperatura de saturação do 20 dióxido de carbono é a temperatura para uma correspondente í pressão de saturação na qual um dióxido de carbono líquido ' ferve na forma de sua fase vapor. O dióxido de carbono em sua temperatura de saturação estará presente em ambas as suas formações líquida e gasosa. O dióxido de carbono abaixo da temperatura de saturação e na correspondente pressão somente estará na forma líquida.

- A Figura 2 mostra uma ilustração esquemática de um : sistema para extrair hidrocarbonetos de cascalhos de perfuração de acordo com modalidades aqui apresentadas.

Como mostrado, o sistema inclui um tanque de dióxido de carbono 100, que fornece dióxido de carbono líquido a um tanque de extração 102 por meio de uma linha de transferência 101. Aquele usualmente versado na técnica irá notar que os tanques de estocagem de dióxido de carbono líquido podem ser fabricados usando aço carbono de outros metais, ou suas ligas, construídas e testadas para pressões operacionais específicas. A linha de transferência 101 pode ser qualquer tipo de conduto capaz de transferir o dióxido de carbono líquido para o tanque de extração 102 “15 tal como, por exemplo, aço inoxidável e condutos de aço = inoxidável revestidos de material cerâmico. Aquele usualmente versado na técnica irá perceber que o tanque de extração 102 pode ser fabricado a partir de materiais já conhecidos, tais como, por exemplo, aço inoxidável, ou outros tipos de metais ou de suas ligas. Em certas modalidades, o tanque de extração pode incluir um vaso f capaz de suportar pressões acima de 50 bar. O tanque de extração 102 pode também incluir uma válvula ou bocal de purga 103 para periodicamente aliviar a pressão e prevenir danos estruturais. O tanque de extração 102 pode também incluir um agitador mecânico M que pode ser usado para v agitar os cascalhos de perfuração no tanque de extração ' 102. Aquele usualmente versado na técnica irá perceber que o agitador mecânico M pode ser de um projeto helicoidal, pás defletoras, lâminas, ou de qualquer outro projeto equivalente que possa girar numa velocidade necessária para fornecer agitação aos cascalhos de perfuração.

O agitador mecânico M pode ser disposto dentro ou sobre o tanque de extração 102, de modo a permitir ao agitador mecânico M a fazer contato e movimentar os cascalhos de perfuração, co 10 aumentando a exposição dos cascalhos de perfuração ao === dióxido de carbono líquido.

O tanque de extração 102 pode também incluir uma bomba de recirculação 107 que pode fornecer adicional mistura hidráulica e fluidização para uma melhorada taxa de transferência de massa no tanque de O 15 extração 102. A bomba de recirculação 107 pode ser usada para recircular o dióxido de carbono líquido através do tanque de extração 102 aumentando desse modo a saturação do dióxido de carbono com os hidrocarbonetos.

Um tal “*loop' de recirculação pode assim aumentar a eficiência do sistema.

As dimensões do tanque de extração 102 podem ser À também variadas a fim de aumentar a eficiência da remoção í de hidrocarboneto.

Por exemplo, em uma modalidade, a relação comprimento-diâmetro do tanque de extração pode ser de cerca de 2:1, enquanto que em outras modalidades, a relação comprimento-diâmetro do tanque de extração 102 pode ser de cerca de 52:1. Em ainda outras modalidades, a

- relação comprimento-diâmetro do tanque de extração 102 pode ; ser de cerca de 3,7:1. Adicionalmente, dependendo da localização do tanque de extração 102, o tanque de extração 102 pode ser disposto ou na vertical ou na horizontal.

Em certas modalidades, um tanque 109 pode ser usado para fornecer aditivos químicos. Aquele usualmente versado na técnica irá perceber que Oo tanque 109 pode ser fabricado a partir de materiais já conhecidos, tais como, por exemplo, aço inoxidável, outros tipos de metais, ou suas ligas. Os aditivos químicos provenientes do tanque 109 podem ser injetados ao tanque de extração 102, ou podem ser misturados com o dióxido de carbono em linha. Em certas modalidades, um conduto separado pode ser usado para fornecer os aditivos químicos à corrente de dióxido de “O 15 carbono ou ao tanque de extração 102. Assim, embora à Figura 1 mostre a adição de aditivos químicos em linha, os aditivos químicos podem ser acrescentados através de diversos outros meios, tais como através da injeção direta de um aditivo líquido, dosagem de um aditivo sólido, mistura de um aditivo sólido com dióxido de carbono líquido i e subsequente injeção da mistura na corrente de dióxido de ' carbono ou injeção direta no tanque de extração 109. Os aditivos químicos que podem ser usados incluem pelo menos um de co-solventes, modificadores de viscosidade, tensoativos, água, álcoois, polimetacrilato, copolímeros hidrogenados de estireno-dieno, copolímeros olefínicos,

- álcoois etoxilados, poliésteres de estireno, ou combinações . desses. O tanque de extração 102 pode incluir uma bomba 111 para transferir água através da linha de transferência 112. Aquele usualmente versado na técnica irá apreciar que o tanque 109 pode ser fabricado a partir de materiais já conhecidos, tais como, por exemplo, aço inoxidável, outros tipos de metais ou suas ligas. A linha de transferência 112 pode ser qualquer tipo de conduto capaz de transferir água ao tanque de extração 102 tal como, por exemplo, condutos de aço inoxidável e condutos de aço inoxidável revestidos de material cerâmico.

Um suprimento de cascalhos de perfuração no tanque de extração 102, contendo hidrocarbonetos, pode ser tratado com dióxido de carbono líquido. Após tratar os cascalhos de perfuração com o dióxido de carbono líquido, OS hidrocarbonetos e o dióxido de carbono líquido podem ser transferidos do tanque de extração 102 por meio da linha de transferência 104 a um sistema de filtragen duplex possuindo um primeiro tanque 115 e um segundo tanque 116 para remover quaisquer cascalhos de perfuração ou material particulado residual. Os sistemas de filtração duplex podem ' também incluir diversos tipos de meios filtrantes a fim de separar, por exemplo, o material particulado residual do hidrocarboneto e da corrente de dióxido de carbono líquido.

Similar ao tanque de extração 102, o sistema de filtragem duplex pode ser fabricado a partir de materiais já

' conhecidos tais como, por exemplo, aço inoxidável, outros F materiais e suas ligas. Aquele usualmente versado na técnica irá apreciar que embora modalidades de acordo com a presente invenção possam incluir um sistema de filtragem duplex possuindo um primeiro tanque 115 e um segundo tanque 116, certas modalidades podem incluir um ou mais sistemas filtrantes possuindo um ou mais tanques para remover quaisquer cascalhos de perfuração ou material particulado. Uma válvula 117 pode ser disposta no primeiro tanque 115 o 10 para controlar o fluxo de hidrocarbonetos e dióxido de = carbono líquido ao segundo tanque 116. Após tratar e remover os cascalhos de perfuração, a mistura de hidrocarbonetos e dióxido de carbono líquido pode ser transferida para um tanque de separação 105 por meio da linha 104, que se conecta de modo contínuo aos tanques 115.

e 116 do sistema de filtragen duplex e o tanque de separação 105. A linha de transferência 104 pode ser qualquer tipo de conduto capaz de conduzir dióxido de carbono líquido e hidrocarbonetos para dentro do tanque de separação 105. À Similar ao tanque de extração 102, o tanque de separação ' 105 pode ser fabricado a partir de materiais já conhecidos, tais como, por exemplo, aço inoxidável, qualquer outro material ou suas ligas. Aquele usualmente versado na técnica irá apreciar que hidrocarbonetos podem ser em seguida removidos do tanque de separação 105 por meio de

" válvulas ou tubulações adicionais (não mostrado). Em certas F modalidades, um condensador de dióxido de carbono 208 pode ser usado para condensar qualquer vapor de dióxido de carbono que possa ter se formado durante o processo. Aquele usualmente versado na técnica irá notar que o condensador de dióxido de carbono 208 pode ser fabricado a partir de materiais já conhecidos, tais como, por exemplo, aço inoxidável ou outros tipos de metal ou de suas ligas. O dióxido de carbono líquido e o dióxido de carbono vapor o 10 provenientes do tanque de separação 105 se transferem para o condensador de dióxido de carbono 208 por meio da linha de transferência 106. O dióxido de carbono líquido condensado proveniente do condensador de dióxido de carbono 208 pode ser transferido para um tanque adicional de “O 15 estocagem de dióxido de carbono 114 por meio da linha de transferência 118 e em seguida reciclado para reutilização.

Aquele usualmente versado na técnica irá reconhecer que o adicional tanque de estocagem de dióxido de carbono 114 pode ser fabricado a partir de materiais já conhecidos, tais como, por exemplo, aço inoxidável ou outros tipos de Í metal ou de suas ligas.

' Em operação, os cascalhos de perfuração podem ser introduzidos no tanque de extração 102 através de uma variedade de sistemas de condução já conhecidos. O fluxo de cascalhos de perfuração através deles pode ser processado continuamente ou em bateladas, dependendo das exigências de

E uma dada operação.

No modo contínuo, os cascalhos de : perfuração podem ser processados através do movimento contínuo dos cascalhos de perfuração e dos hidrocarbonetos provenientes de um estágio para o próximo com a extração dos hidrocarbonetos dos cascalhos de perfuração, separação dos hidrocarbonetos do dióxido de carbono e reciclagem do dióxido de carbono ocorrendo simultaneamente.

No processamento em batelada, os cascalhos de perfuração podem ser processados em quantidades selecionadas, por exemplo, ser processada, após os que a operação é paralisada aguardando a demanda para processar uma quantidade subsequente de cascalhos.

Em seguida, os hidrocarbonetos na superfície dos

“5 cascalhos de perfuração se dissolvem no dióxido de carbono líquido no tanque de extração 102. Os hidrocarbonetos e o dióxido de carbono líquido são então transferidos para O sistema de filtragen duplex por meio da linha de transferência 104 para remover o material particulado residual.

Os hidrocarbonetos e o dióxido de carbono líquido À são transferidos para o tanque de separação 105 para : permitir coleta e separação.

Após o dióxido de carbono ser separado dos hidrocarbonetos, o dióxido de carbono líquido e o dióxido de carbono vapor que possam ter se formado durante O processo podem ser transferidos para o condensador de dióxido de carbono 208 e em seguida ao í tanque de estocagem de dióxido de carbono líquido 114 para : subsequente reutilização.

Ao final do ciclo de extração, O dióxido de carbono líquido residual pode estar presente no tanque de extração 102. Água pode ser bombeada de 111 ao tanque de extração 102 através da linha de transferência 112 para deslocar o dióxido de carbono líquido residual do tanque de extração 102 para o tanque de estocagem de dióxido de carbono líquido 114. A adição de água ao tanque de extração 102 pode reduzir a quantidade de dióxido de carbono perdida durante a despressurização do tanque de === extração 102 e pode ainda ajudar na repolpagem e remoção dos cascalhos de perfuração do tanque de extração 102. Referindo à Figura 3, uma ilustração esquemática alternativa de um sistema para extrair hidrocarbonetos de

“15 cascalhos de perfuração de acordo com modalidades aqui reveladas é mostrada, onde partes semelhantes são representadas por números de referência iguais da Figura 2. O sistema, como mostrado, inclui um tanque de estocagem de cascalhos 200, em que os cascalhos de perfuração são armazenados e transferidos para o tanque de extração 102. Exemplos de tanques de estocagem podem incluir cavas, : tonéis de coleta, vasos de estocagem, e reservatórios, os quais em certas modalidades, podem existir como parte de uma estrutura do conjunto de equipamentos.

O tanque de estocagem de cascalhos 200 está conectado ao tanque de extração 102 por meio da linha de transferência 201. A

Ê linha de transferência 201 pode ser qualquer tipo de . conduto capaz de transferir os cascalhos de perfuração para o tanque de extração 102. Tais linhas de transferência 201 podem também incluir dispositivos de condução tais como parafusos sem-fim, esteiras, ou condutos capazes de permitir transferência pneumática. O dióxido de carbono líquido é transferido do tanque de estocagem de dióxido de carbono líquido 100 para o tanque de extração 102 através da linha de transferência o 10 101. O tanque de extração pode ser periodicamente purgado mediante abertura da válvula de purga 103 para aliviar a pressão, prevenindo assim danos estruturais ao tanque de extração. O tanque de extração 102 também inclui uma saída 202 para remoção dos cascalhos de perfuração 203. Os “15 cascalhos de perfuração podem passar através da saída 202 é podem ser então coletados para descarte. O tanque de extração 102 pode incluir um agitador mecânico M para agitar os cascalhos de perfuração no tanque de extração

102. O tanque de extração 102 pode incluir uma bomba de recirculação 107 que pode também fornecer adicional mistura hidráulica e fluidizante para uma melhorada taxa de f transferência mássica no tanque de extração 102. Em certas modalidades, um tanque 109 pode ser usado para fornecer aditivos químicos. Os aditivos químicos provenientes do tanque 109 podem ser injetados ao tanque de extração 102, ou podem ser misturados com o dióxido de carbono em linha.

. Os aditivos químicos que podem ser acrescentados incluem ó co-solventes, modificadores de viscosidade, tensoativos, água, álcoois, polimetacrilato, copolímeros hidrogenados de estireno-dieno, copolímeros olefínicos, álcoois etoxilados, poliésteres de estireno, ou combinações desses. O tanque de extração 102 pode incluir uma bomba 111 para transferir água através da linha de transferência 112. Aquele usualmente versado na técnica irá apreciar que o tanque 109 pode ser fabricado a partir de materiais já conhecidos, co 10 tais como, por exemplo, aço inoxidável, outros tipos de úUúú metais ou suas ligas. A linha de transferência 112 pode ser qualquer tipo de conduto capaz de transferir água ao tanque de extração 102 tal como, por exemplo, condutos de aço inoxidável e condutos de aço inoxidável revestidos de IS material cerâmico. || Nessa modalidade, os hidrocarbonetos e o dióxido de carbono líquido podem ser transferidos do tanque de extração 102 por meio da linha de transferência 104 a um sistema de filtragem 115 para remover os cascalhos de perfuração residuais ou material particulado da mistura À hidrocarboneto e dióxido de carbono. Similar ao tanque de f extração 102, o sistema de filtragem 115 pode ser fabricado a partir de materiais já conhecidos, tais como, por exemplo, aço inoxidável, outros metais ou suas ligas.

Aquele usualmente versado na técnica irá reconhecer que certas modalidades podem incluir um ou mais sistemas

É filtrantes possuindo um ou mais tanques para remover cascalhos de perfuração residuais ou material particulado da mistura hidrocarboneto e dióxido de carbono. Uma válvula 117 pode ser disposta no sistema de filtragem 115 para controlar o fluxo de hidrocarbonetos e de dióxido de carbono para o tanque de separação 105. Nessa modalidade, a linha de transferência 104 é conectada de modo contínuo ao aquecedor de dióxido de carbono 204 para converter o dióxido de carbono líquido em dióxido de carbono vapor. O aquecedor de dióxido de carbono 204 está conectado de modo contínuo ao tanque de separação 105 através da linha de transferência 205. O tanque de separação 105 pode também ter uma saída 206 para remover os hidrocarbonetos para um tanque de coleta de hidrocarbonetos 207.

015 A mistura dióxido de carbono líquido e dióxido de | carbono vapor proveniente do tanque de separação 105 pode ser transferida para o condensador de dióxido de carbono 208 através da linha de transferência 106. Após condensação do dióxido de carbono vapor, o dióxido de carbono líquido I 20 pode ser transferido para o tanque adicional de estocagem de dióxido de carbono líquido 114 através da linha de | E transferência 118 e em seguida reciclado para uso subsequente. Durante a operação, os cascalhos de perfuração são introduzidos no tanque de extração 102 provenientes do tanque de estocagem de cascalhos 200 por meio da linha de

Í transferência 201 através de uma variedade de sistemas de P condução já conhecidos. O fluxo de cascalhos de perfuração pode ser transferido a uma taxa constante ou em bateladas, dependendo das exigências de uma dada operação. O dióxido de carbono líquido é então transferido para o tanque de extração 102 por meio da linha de transferência 101. No tanque de extração 102, os hidrocarbonetos na superfície dos cascalhos de perfuração se dissolvem no dióxido de carbono líquido. Os cascalhos de perfuração limpos 203 podem ser então removidos do tanque de extração 102 através = da saída 202.

Em seguida, a corrente de dióxido de carbono líquido com hidrocarbonetos dissolvidos provenientes dos cascalhos de perfuração é transferida para o sistema de “o 15 filtragem 115 por meio da linha de transferência 104 para | remover resíduos de cascalhos de perfuração e/ou de material particulado. Os hidrocarbonetos e o dióxido de carbono líquido são então transferidos para o aquecedor de dióxido de carbono 204, onde o dióxido de carbono líquido é aquecido para formar dióxido de carbono vapor, liberando desse modo os hidrocarbonetos solúveis no aquecedor de : dióxido de carbono 204. Os hidrocarbonetos e o dióxido de carbono vapor são então transportados para o tanque de separação 105 através da linha de transferência 205. Os hidrocarbonetos podem ser então removidos do tanque de separação 105 através da saída 206 para o tanque de coleta

E 207. Os hidrocarbonetos podem ser removidos para reuso a . partir do tanque de separação 105 através da saída 206 por meio de uma variedade de sistemas já conhecidos.

O dióxido de carbono vapor é então transferido para o condensador de dióxido de carbono 208, onde o dióxido de carbono vapor é resfriado para formar dióxido de carbono líquido.

O dióxido de carbono líquido é transferido para o tanque adicional de dióxido de carbono líquido 114 o qual é então reciclado para uso subsequente.

Ao final do ciclo de extração, tanque de extração 102. Água pode ser bombeada de 111 para o tanque de extração 102 através da linha de transferência 112 para deslocar o dióxido de carbono líquido residual do tanque de extração 102 ao tanque de estocagem de dióxido de “15 carbono líquido 114. A adição de água ao tanque de extração =||

102 pode reduzir a quantidade de dióxido de carbono perdida durante a despressurização do tanque de extração 102 e pode ainda ajudar na repolpagem e remoção dos cascalhos de perfuração do tanque de extração 102. Referindo à Figura 4, uma ilustração esquemática alternativa de um sistema para extrair hidrocarbonetos de Ô cascalhos de perfuração de acordo com modalidades aqui reveladas é mostrada, em que partes semelhantes são representadas por números referenciais iguais nas Figuras 1 e 2. O sistema, como mostrado, inclui um tanque de estocagem de cascalhos 200, onde os cascalhos de perfuração ft são estocados e transferidos para os tanques de extração . 201, 306 e 307. O tanque de estocagem de cascalhos 200 está conectado aos tanques de extração 102, 306 e 307 por meio das linhas de transferência 201, 302 e 303. O dióxido de carbono líquido é transferido do tanque de estocagem de dióxido de carbono líquido 100 para os tanques de extração 102, 306 e 307 através das linhas de transferência 101, 300 e 301. Os tanques de extração podem ser periodicamente purgados mediante abertura das válvulas 103, 304 e 305 para aliviar pressão, prevenindo desse modo qualquer dano estrutural ao tanque de extração.

Os tanques de extração 102, 306 e 307 também incluem saídas 202, 308 e 309, respectivamente, para remover os cascalhos de perfuração limpos 203, 310, e 311. o 15 Os cascalhos de perfuração podem passar através das saídas =|| 202, 308 e 309 e podem ser então coletados para descarte.

Os tanques de extração 102, 306 e 307 podem incluir agitadores mecânicos M para agitar os cascalhos de perfuração nos tanques de extração 102, 306 e 307. Aquele usualmente versado na técnica irá reconhecer que o agitador mecânico M pode ser de um projeto helicoidal, pás Ê defletoras, lâminas ou de projeto equivalente que possa girar numa velocidade necessária para fornecer agitação dos cascalhos de perfuração.

Os tanques de extração 102, 306 e 307 podem também incluir uma bomba de recirculação 107 que pode fornecer adicional mistura hidráulica e fluidizante

' para uma melhorada taxa de transferência mássica no tanque - de extração 102. Em certas modalidades, um tanque 109 pode ser usado para fornecer aditivos químicos.

Os aditivos químicos provenientes do tanque 109 podem ser injetados ao tanque de extração 102, ou podem ser misturados com o dióxido de carbono em linha.

Os aditivos químicos que podem ser usados incluem pelo menos um de co-solventes, modificadores de viscosidade, tensoativos, água, álcoois, polimetacrilato, copolímeros hidrogenados de estireno- dieno, copolímeros olefínicos, álcoois etoxilados, poliésteres de estireno, ou combinações desses.

O tanque de extração 102 pode incluir uma bomba 111 para transferir água através da linha de transferência 112. Aquele usualmente versado na técnica irá apreciar que o tanque 109 “o 15 pode ser fabricado a partir de materiais já conhecidos, tais como, por exemplo, aço inoxidável, outros tipos de metais ou suas ligas.

A linha de transferência 112 pode ser qualquer tipo de conduto capaz de transferir água ao tanque de extração 102 tal como, por exemplo, condutos de aço inoxidável e condutos de aço inoxidável revestidos de material cerâmico.

As linhas de transferência 104, 312 e 313 estão conectadas de forma contínua a um sistema de filtragem 115. Os hidrocarbonetos e o dióxido de carbono líquido são transferidos ao sistema de filtragem 115 através das linhas de transferência 104, 312 e 313 para remover os cascalhos

- de perfuração residuais e/ou o material particulado. Aquele . usualmente versado na técnica irá reconhecer que certas modalidades podem incluir um ou mais sistemas filtrantes possuindo um ou mais tanques para remover quaisquer cascalhos de perfuração ou material particulado. Uma válvula 117 pode ser disposta no sistema de filtragem 115 para controlar o fluxo de hidrocarbonetos e dióxido de carbono líquido para o aquecedor de dióxido de carbono 204.

Os hidrocarbonetos e o dióxido de carbono líquido são em 204 para converter o dióxido de carbono líquido em dióxido de carbono vapor. O aquecedor de dióxido de carbono 204 está conectado de modo contínuo ao tanque de separação 105 através da linha de transferência 205. O tanque de “15 separação 105 pode também ter uma saída 206 para remover os hidrocarbonetos para um tanque de coleta de hidrocarbonetos

207. O tanque de separação 105 está também conectado ao condensador de dióxido de carbono 208 por meio da linha de transferência 106. O dióxido de carbono condensado é então transferido para o tanque adicional de estocagem de dióxido i de carbono 114 e reciclado para subsequente reutilização.

f Durante a operação, os cascalhos de perfuração são introduzidos nos tanques de extração 102, 306 e 307 provenientes do tanque de estocagem de cascalhos 200 por meio das linhas de transferência 201, 302 e 303 através de uma variedade de sistemas de condução já conhecidos. Água CANO AAA EO AAA AAA AAA SNS SEA EST ASTAMANSO SEA AS ut ENS ER A ASS MARIE SEE SASONTS ANS ARQRONA CACO

É pode ser bombeada de 111 para o tanque de extração 102 . através da linha de transferência 112. O fluxo dos cascalhos de perfuração pode ser transferido numa taxa constante ou em bateladas, como descrito acima.

Cascalhos de perfuração contaminados possuem quantidades substanciais de hidrocarbonetos sobre a superfície.

Nos tanques de extração 102, 306 e 307 os hidrocarbonetos sobre a superfície dos cascalhos de perfuração se dissolvem no dióxido de carbono líquido.

Os cascalhos de perfuração limpos 203, 310 e 311 podem ser então removidos dos tanques de extração 102, 306 e 307, respectivamente, através das saídas 202, 308 e 309. Em seguida a corrente de dióxido de carbono líquido com hidrocarbonetos dissolvidos provenientes dos cascalhos de perfuração é transferida ao O 15 sistema de filtragem 115 para remover qualquer material =| particulado residual.

Os hidrocarbonetos e o dióxido de carbono líquido são então transferidos ao aquecedor de dióxido de carbono 204, onde o dióxido de carbono líquido é aquecido para formar dióxido de carbono vapor, liberando D 20 assim os hidrocarbonetos solúveis no aquecedor de dióxido de carbono 204. Os hidrocarbonetos e o dióxido de carbono í vapor são transferidos para o tanque de separação 105 através da linha de transferência 205. Os hidrocarbonetos são removidos do tanque de separação 105 através da saída 206 para dentro do tanque de coleta 207. Os hidrocarbonetos podem ser removidos para reuso a partir do tanque de

' separação 105 através da saída 206 por meio de uma F variedade de sistemas já conhecidos.

O dióxido de carbono vapor pode ser então transferido a um condensador de dióxido de carbono 208, onde o dióxido de carbono vapor é resfriado para formar dióxido de carbono líquido, o qual é em seguida reciclado para uso subsequente.

Em algumas modalidades, o sistema pode incluir uma pluralidade de tanques de separação.

A pluralidade de tanques de separação pode ser discretamente conectada ao aquecedor de dióxido de os hidrocarbonetos podem ser removidos de cada um dos tanques de separação.

Em outras modalidades, a pluralidade dos tanques de separação pode estar conectada em série tal que o fluido transita do aquecedor de dióxido de carbono O 15 204 através de pelo menos dois tanques de separação e os — hidrocarbonetos podem ser removidos de cada um dos tanques de separação.

Ao final do ciclo de extração, o dióxido de carbono líquido residual pode estar presente no tanque de extração 102. Água pode ser bombeada de 111 para o tanque de extração 102 através da linha de transferência 112 para Í deslocar o dióxido de carbono líquido residual do tanque de ] extração 102 ao tanque de estocagem de dióxido de carbono líquido 114. A adição de água ao tanque de extração 102 pode reduzir a quantidade de dióxido de carbono perdida durante a despressurização do tanque de extração 102 e pode ainda ajudar na repolpagem e remoção dos cascalhos de Em OA AO AÇÃO MERAS MACS ALAN ASAE AA AS GAAON SRA MORA Ara O AÇO (As

À perfuração do tanque de extração 102.

: De acordo com as modalidades descritas acima, os cascalhos de perfuração estocados no tanque de estocagem de cascalhos de perfuração podem estar secos ou podem estar úmidos. Os cascalhos de perfuração úmidos contêm água e/ou óleo, e como tal, podem ser de fluidez livre, fluidez não livre, ou pastoso. Em certas modalidades, os cascalhos de perfuração podem ser pré-secos por meio de um secador por turbilhonamento para produzir cascalhos de perfuração co 10 substancialmente secos os quais, em alguns aspectos, podem = ser sólidos de fluxo livre, os quais obedecem as leis de fluxo Newtoniano. Como descrito acima, os métodos de acordo com a presente invenção usam dióxido de carbono líquido numa 0 15 pressão (de pelo menos 50 bar. Em algumas modalidades, OS métodos podem incluir a utilização de dióxido de carbono líquido em pressões variando entre cerca de O bar até cerca de 50 bar. Em ainda outras modalidades, os métodos podem incluir a utilização do dióxido de carbono líquido em pressões acima de 50 bar. Em modalidades particulares aqui reveladas, os métodos podem incluir a utilização de dióxido S de carbono numa temperatura menor que 10 ºC, enquanto que em outras modalidades, o método pode incluir a utilização de dióxido de carbono líquido em temperaturas entre cerca de -20 ºC até menos de 20 “ºC.

De acordo com modalidades descritas acima, os i métodos podem incluir a adição de modificadores de " viscosidade para alterar a viscosidade dos cascalhos de perfuração em dióxido de carbono líquido onde os modificadores de viscosidade podem incluir, por exemplo, polimetacrilato (PMA), copolímeros hidrogenados de estireno-dieno, copolímeros olefínicos, poliésteres de estireno, e semelhantes.

De acordo com modalidades descritas acima, os métodos podem incluir a adição de aditivos tais como co- o 10º solventes, modificadores de viscosidade, tensoativos, é => combinações desses, os quais podem ser acrescentados a um ou outro dos cascalhos ou do dióxido de carbono líquido para alterar o comportamento dos cascalhos de perfuração no dióxido de carbono líquido.

De acordo com modalidades acima o 15 descritas, os aditivos podem incluir, por exemplo, água,

álcool, polimetacrilato, copolímeros hidrogenados — de estireno-dieno, copolímeros olefínicos, álcoois etoxilados,

poliésteres de estireno, e combinações desses.

De acordo com modalidades acima reveladas, os métodos podem contribuir para a redução dos custos de energia para processamento.

Por exemplo, a energia í necessária para a extração de hidrocarbonetos a partir de 100 kg de cascalhos de perfuração com cerca de 15% de óleo utilizando dióxido de carbono líquido é de cerca de 30 kW a cerca de 5 ºC e em torno de 50 bar, ao contrário de cerca de 360 kW a cerca de 25 ºC e em torno de 70 bar.

As

Í exigências de energia para a dessorção térmica pode ser . igual ou maior que cerca de 800 kW a cerca de 500 “C.

Referindo à Figura 5, um sistema de geração de energia e de recuperação de dióxido de carbono de acordo com modalidades da presente invenção é mostrado. Tais sistemas podem ser instalados em uma plataforma do tipo '"off-shore', fornecendo assim um método para a extração de hidrocarbonetos provenientes de cascalhos de perfuração.

Uma plataforma 'off-shore' pode ter um gerador a diesel subproduto da geração da energia proveniente dos geradores diesel e/ou sistemas de caldeira é o dióxido de carbono; todavia, os subprodutos da geração de energia podem resultar em um teor relativamente baixo de dióxido de FETTTrTIITTS Tigsrbons, TINETITNTIcDDÇOTrNrITTTITTTTIITITTATA Para recuperar o dióxido de carbono das correntes possuindo um baixo teor de dióxido de carbono, tal como de uma corrente de gás de combustão de uma caldeira, uma solução é fazer a lavagem da mistura gasosa que é fraca em | 20 dióxido de carbono com um solvente adequado, tal como água, moncoetanolamina, sulfolano ou carbonato de potássio, para É dissolver o dióxido de carbono e em seguida extrair o dióxido de carbono da solução assim obtida; isto é, um outro fluido é introduzido no sistema a fim de conseguir a necessária separação. O dióxido de carbono pode ser então comprimido, secado, resfriado e posteriormente purificado = AAA AS AAA NEN AO AS QUOTAS EA ANO Ss VE ADO dl Çã A náLa Snério sato LACAN AO Camata LAR Ar ÃO ã através de condensação parcial ou destilação. Diversos Y outros processos para recuperação e/ou purificar dióxido de carbono são revelados nas Patentes norte americanas U.S. Nos. 4.602.477, 4.639.257, 4.762.543, 4.936.887, 6.070.431 e 7.124.605, entre outras.

Após o dióxido de carbono ser capturado, comprimido, secado, resfriado e tratado, o dióxido de carbono pode ser então estocado para uso posterior na plataforma, tal como através dos métodos de extração de hidrocarbonetos descritos acima. A Figura 5 mostra um método de recuperação de dióxido de carbono como um subproduto da geração de energia e reutilização do dióxido de carbono em um método de extração de hidrocarbonetos. Como ilustrado, uma mistura de ar e combustível pode ser O 15 introduzida em uma caldeira 510, resultando desse modo nã produção de diversos gases que podem ser transferidos a uma torre lavadora 530. Na torre lavadora 530 uma lavagem cáustica pode ser usada para remover as espécies de teor ácido. Uma parcela do conteúdo incluindo dióxido de carbono pode ser então transferida para uma torre de adsorção 535, onde o dióxido de carbono pode ser dissolvido para separar ' diversos gases, tais como, por exemplo, nitrogênio, oxigênio, e metano. O dióxido de carbono pode ser em seguida transferido para um trocador de calor 597, onde o dióxido de carbono é convertido a uma fase líquida. O dióxido de carbono líquido pode ser então transferido para uma torre de extração 515, onde o dióxido de carbono é . extraído dos solventes. O dióxido de carbono na fase gasosa pode ser então transferido a um resfriador de gases 520 ea um separador de condensado 525.

Certos ácidos produzidos separados na torre lavadora 530 podem ser transferidos através de um tanque de lavagen com água e bomba 540 onde os diversos agentes cáusticos podem ser bombeados do tanque caustico 545. Os ácidos tratados podem ser então bombeados através de um ou o 10 mais resfriadores 550 de volta para a torre lavadora 530. O dióxido de carbono capturado pode ser bombeado do separador de condensado 525 por meio de um ou mais compressores 555, através de um purificador 560 e secado 565, antes de passar através de um filtro de carbono 570 e O 15 recomprimido através do condensador 575. O dióxido de — carbono líquido comprimido pode ser então estocado no tanque de estocagem 580 para uso futuro na extração de : hidrocarbonetos a partir dos cascalhos de perfuração. Aquele usualmente versado na técnica irá reconhecer que ' 20 diversos métodos de separação e de condensação de dióxido de carbono podem ser usados. Certos sistemas podem incluir ' múltiplas etapas de compressão, secagem, purificação, etc., antes da estocagem do dióxido de carbono para extração de hidrocarbonetos. Como ilustrado na Figura 5, tal sistema pode incluir diversos outros componentes, tais como uma ou mais torres de resfriamento 585, bombas de recalque 590, = ; ENTAO ANA AO SRT O AAA NADA SIENA SCANANINA STO!

E bombas de refrigerantes 595, condensadores de refrigerantes . 596, e semelhantes. Tais sistemas de recuperação podem ainda incluir diversas válvulas de alívio de pressão 598, e outras bombas que possam ser exigidas dependendo dos específicos aspectos de projeto da operação. Exemplos de geradores de dióxido de carbono e sistemas de recuperação que podem ser também usados de acordo com modalidades da presente invenção incluem sistemas comercialmente disponíveis da Buse Gastek GmbH & Co. KG, Alemanha. co 120 Após o dióxido de carbono ser capturado é === processado, o dióxido de carbono pode ser usado nos sistemas de extração de hidrocarbonetos, tais como aqueles descritos nas Figuras 2 e 3, acima. o dióxido de carbono pode ser transferido do tanque de estocagem de dióxido de “o 15 carbono 580 através do conduto 599. Em certas modalidades, fontes adicionais de dióxido de carbono podem ser usadas, tais como, por exemplo, o gás gerado durante a perfuração.

Em ainda outras modalidades, a introdução dos cascalhos ao tanque de extração pode ser facilitada através do uso de um ou mais tanques pressurizados. Assim tanques pressurizados que possam já estar disponíveis em uma ' plataforma 'off-shore' podem ser usados para transferir os cascalhos para serem tratados desde um local de estocagem até o tanque de extração. Adicionalmente, tanques pressurizados podem ser usados para estocar e/ou transferir os cascalhos tratados. Exemplos de tanques pressurizados

: que podem ser usados de acordo com as modalidades da presente invenção são explicados em detalhes adiante.

Referindo às Figuras 6A a 6C, um tanque pressurizado, também referido como um contêiner pressurizado, tanque pressurizado de estocagem de cascalhos, ou em certas modalidades um tanque de estocagem de cascalhos, de acordo com modalidades da presente invenção, é mostrado.

Aquele usualmente versado na técnica irá reconhecer que como aqui referido, um contêiner o 10 pressurizado, tanque pressurizado de estocagem de == cascalhos, e um tanque de estocagem de cascalhos pode ser usado indistintamente e de acordo com a descrição nessa seção.

A Figura 6A é uma vista de topo de um contêiner pressurizado, enquanto que as Figuras 6B e 6C são vistas “O 15 laterais.

Um tipo de tanque pressurizado que pode ser usado —úúÚ| de acordo com aspectos aqui revelados inclui um ISO-PUMP"", comercialmente disponível da M-I LLC, Houston, Texas.

Em uma tal modalidade, um contêiner pressurizado 600 pode ser dotado de uma estrutura de suporte 601. A estrutura de suporte 601 pode manter o contêiner pressurizado 600 para proteger e/ou permitir a transferência do contêiner de, por ' exemplo, uma embarcação de abastecimento a uma plataforma de produção.

De modo geral, o contêiner pressurizado 600 inclui um tanque 602 possuindo uma seção inferior afunilada 603 para facilitar o fluxo de materiais entre o contêiner pressurizado 600 e outro equipamento de processamento e/ou à. de transferência (não mostrado). Uma descrição adicional dos contêineres pressurizados 600 que podem ser usados com as modalidades da presente invenção é discutida na Patente norte americana U.S. No. 7.033.124, consignada aos requerentes do presente pedido, e aqui incorporada por referência. Aquele usualmente versado na técnica irá reconhecer que seções inferiores que não sejam cônicas podem ser usadas em certas modalidades da presente invenção.

o 10 O contêiner pressurizado 600 também inclui uma = entrada de material 604 para receber material, bem como uma entrada e saída de ar 605 para injetar ar ao interior do tanque 602 e evacuar ar para a atmosfera durante a transferência. Certos contêineres podem ter uma entrada secundária de ar 606, que permite a injeção de pequenos surtos de ar ao interior do tanque 602 para separar materiais secos ali contidos que possam se tornar compactados devido à sedimentação. Adicionalmente às entradas 604, 605 e 606, o contêiner pressurizado 600 | 20 inclui uma saída 607 através da qual os materiais secos podem sair do tanque 602. A saída 607 pode ser conectada a í mangueiras flexíveis, permitindo assim ao contêiner pressurizado 600 transferir materiais entre contêineres pressurizados 600 ou dos contêineres para a atmosfera.

Referindo às Figuras 7A a 17D, um contêiner pressurizado 700 de acordo com modalidades da presente

' invenção é mostrado. As Figuras 7A e 7B mostram vistas de : topo do contêiner pressurizado 700, enquanto que as Figuras 7Cc e 7D mostram vistas laterais do contêiner pressurizado

700. Referindo agora especificamente à Figura 7A, uma vista esquemática de topo de um contêiner pressurizado 700 de acordo com um aspecto da presente invenção é mostrada. Nessa modalidade, o contêiner pressurizado 700 tem uma geometria externa circular e uma pluralidade de saídas 701 pressurizado 700 tem uma pluralidade de defletores internos 702 para direcionar um fluxo para uma específica saída 701. Por exemplo, à medida que os materiais são transferidos para o interior do contêiner pressurizado 700, os materiais O 16 podem ser divididos numa pluralidade de correntes discretas, tal que um certo volume do material seja descarregado através de cada uma da pluralidade de saídas

701. Assim, o contêiner pressurizado 700 que possui uma pluralidade de defletores 702, cada uma correspondendo a uma das saídas 701, pode aumentar a eficiência de descarga dos materiais a partir do contêiner pressurizado 500.

' Durante a operação, os materiais transferidos ao contêiner “pressurizado 700 ode exibir comportamento plástico ou começar a coalescer. Nos tradicionais tanques | 25 de transferência possuindo uma única saída, OS materiais coalescidos podem bloquear a saída, impedindo assim o fluxo *. . AO NORA AA NES IRATI A SENA AREro o AAA Ao AA E Cet ANSA IS ALAN ven SOBLEDERA i de materiais através dela. Todavia, a presente modalidade é configurada tal que mesmo que uma única saída 701 se torne bloqueada pelo material coalescido, o fluxo do material para fora do contêiner pressurizado 700 não será completamente inibido. Além disso, os defletores 702 são configurados para ajudar a prevenir a coalescência dos materiais. À media que os materiais fluem através do contêiner pressurizado 700, o material terá contato com os defletores 702, e se dividirá em correntes discretas. Assim o 10 os defletores que dividem os materiais em múltiplas === correntes discretas podem ainda prevenir a coalescência do material e o bloqueio de uma ou mais das saídas 701. Referindo à Figura 7B, uma vista em corte do contêiner pressurizado 700 da Figura 7A de acordo com um O 15 aspecto da presente invenção é mostrada. Nesse aspecto, O contêiner pressurizado 700 é ilustrado incluindo uma pluralidade de saídas 701 e uma pluralidade de defletores internos 702 para direcionar um fluxo de material através do contêiner pressurizado 700. Nesse aspecto, cada uma das saídas 701 se configura par fluir numa linha de descarga

703. Assim, à medida que os materiais fluem através do Ú contêiner pressurizado 700, eles podem contatar um ou mais dos defletores 702, se dividir na forma de correntes discretas, e em seguida sair através de uma específica saída 701 correspondente a um ou mais dos defletores 702. Uma tal modalidade pode permitir uma transferência mais

' eficiente de material através do contêiner pressurizado . 700. Referindo agora à Figura 7C, uma vista esquemática de topo de um contêiner pressurizado 700 de acordo com uma modalidade da presente invenção é mostrada.

Nessa modalidade, o contêiner pressurizado 700 tem uma geometria externa circular e uma pluralidade de saídas 701 para a descarga dos materiais.

Adicionalmente, o contêiner pressurizado 700 tem uma pluralidade de defletores internos o 10 722 para direcionar um fluxo de material a uma específica === das saídas 701. Por exemplo, à medida que os materiais são transferidos ao contêiner pressurizado 700, o material pode ser dividido numa pluralidade de correntes discretas, tal que um certo volume de material seja descarregado através de cada uma da pluralidade de saídas 701. O contêiner —úÚ pressurizado 700 que possui uma pluralidade de defletores 702, cada um correspondendo a uma das saídas 701, pode ser útil na descarga de materiais provenientes do contêiner pressurizado 700. Referindo à Figura 7D, uma vista em corte do contêiner pressurizado 700 da Figura 7C de acordo com um : aspecto da presente invenção é mostrada.

Nesse aspecto, O contêiner pressurizado 700 é ilustrado incluindo uma pluralidade de saídas 701 e uma pluralidade de defletores internos 502 para direcionar um fluxo de materiais através do contêiner pressurizado 700. Nessa modalidade, cada uma

] das saídas 701 é configurada para fluir discretamente para - a linha de descarga 703. Assim, à medida que os materiais fluem através do contêiner pressurizado 7500, eles podem contatar um ou mais defletores 702, se dividirem em correntes discretas, e em seguida sair através de uma específica saída 701 correspondente a um ou mais dos defletores 702. Uma tal modalidade pode permitir uma transferência mais eficiente de materiais através do contêiner pressurizado 700. junção com a linha de descarga 703, o bloqueio de uma ou mais das saídas 701 devido ao material coalescido pode ser reduzido ainda mais.

Aquele usualmente versado na técnica irá reconhecer que a específica configuração dos defletores

O 15 702 e das saídas 701 pode variar sem se afastar do escopo —

da presente invenção.

Por exemplo, em uma modalidade, o contêiner pressurizado 700 possuindo duas saídas 701 e um único defletor 702 podem ser utilizados; enquanto que em outras modalidades, um contêiner pressurizado 700 possuindo três ou mais saídas 701 e defletores 702 pode ser usado.

Adicionalmente, o número de defletores 702 e/ou correntes ' discretas criadas dentro do contêiner pressurizado 700 pode ser diferente do número de saídas 701. Por exemplo, em um aspecto, o contêiner pressurizado 700 pode incluir três defletores 702 correspondendo a duas saídas 701. Em outras modalidades, o número de saídas 701 pode ser maior que oO ú número de defletores 702.

Além disso, aquele usualmente versado na técnica irá reconhecer que a geometria dos defletores 702 pode variar de acordo com as exigências de projeto de um dado contêiner pressurizado 700. Em um aspecto, os defletores 702 podem ser configurados em uma geometria triangular, enquanto que em outras modalidades, os defletores 702 podem ser substancialmente cilíndricos, cônicos, troncos de cone, piramidais, poligonais ou de geometria irregular. Além o 210 disso, os arranjos dos defletores 702 no contêiner = pressurizado 700 pode também variar. Por exemplo, os defletores 702 podem ser dispostos de forma concêntrica em torno de um ponto central do contêiner pressurizado 700, ou podem ser dispostos arbitrariamente dentro do contêiner “15 pressurizado 700. Além disso, em certas modalidades, à — disposição dos defletores 702 pode estar em um arranjo do tipo colmeia, para melhorar ainda mais o fluxo de materiais através deles. Aquele usualmente versado na técnica irá notar que a precisa configuração dos defletores 702 dentro do contêiner pressurizado 700 pode variar de acordo com as ' exigências de uma operação de transferência. Como a geometria dos defletores 702 é variada, a geometria das saídas 701 correspondente aos defletores 702 também pode ser variada. Por exemplo, como ilustrado nas Figuras 7A-7D, as saídas 701 possuem uma geometria geralmente cônica. Em

] outras modalidades, as saídas 701 podem ter geometria em tronco de cone, poligonal, cilíndrica, ou outras geometrias que permita à saída 701 corresponder a um fluxo do material no contêiner pressurizado 702.

Referindo às Figuras 8A e 8B, contêineres pressurizados alternativos de acordo com aspectos da presente invenção são mostrados. Especificamente, a Figura 8A ilustra uma vista lateral de um contêiner pressurizado, enquanto que a Figura 8B mostra uma vista de uma o 10 extremidade do contêiner pressurizado. ÚÂÚÂÚÂÚÂÚÂÚÂÚÂNÂNÂNÃNÃNÃNSNSNN Nesse aspecto, o contêiner pressurizado 800 inclui um tanque 801 disposto dentro de uma estrutura de suporte

802. O tanque 801 inclui uma pluralidade de seções cônicas 803, que terminam em um ápice plano 804, formando assim uma “o 15 pluralidade de porções coletoras de saída 805. O contêiner || pressurizado 800 também inclui uma entrada de ar 806 configurada para receber um fluxo de ar e entradas de materiais 807 configuradas para receber um fluxo de materiais. Durante a transferência dos materiais para e/ou a partir do contêiner pressurizado 800, ar é injetado dentro da entrada de ar 806, e passa através de um elemento ' filtrante 808. O elemento filtrante 808 permite que o ar seja limpo, removendo assim partis de pó e impurezas originárias do fluxo de ar antes do contato com o material dentro do tanque 801. Uma válvula 809 no ápice 804 pode ser então aberta, permitindo assim um fluxo de materiais

, provenientes do tanque 801 através da saída 810. Exemplos y de contêineres pressurizados 800 horizontalmente dispostos são descritos em detalhes na Publicação da Patente norte americana U.S. No. 2007/0187432 para Brian Snowdon, e aqui incorporada por referência.

Referindo à Figura 9, um dispositivo pressurizado de transferência, de acordo com modalidades da presente invenção, é mostrado. O dispositivo pressurizado de transferência 900 pode incluir uma calha de alimentação 901 o 10 através da qual os materiais podem ser alimentados por éÚÚúú gravidade. Após os materiais terem sido carregados dentro da estrutura 902 do dispositivo, uma válvula de entrada 903 é fechada, criando assim um selo hermético à pressão em torno da entrada. Uma vez selada, a estrutura é 015 pressurizada, e ar comprimido pode ser injetado através da =| entrada de ar 904, tal que O material seco na estrutura 902 seja descarregado do dispositivo pressurizado de transferência em uma batelada. Em certos aspectos, O dispositivo pressurizado de transferência 900 pode também incluir entradas secundárias de ar 905 e/ou dispositivos de vibração (não mostrados) dispostos em comunicação com a ' calha de alimentação 901 para facilitar a transferência de material através da calha de alimentação 901 mediante quebra dos materiais coalescidos. Durante a operação, o dispositivo pressurizado de transferência 900 pode estar conectado de modo contínuo aos

' contêineres pressurizados, tais como aqueles descritos p acima, permitindo assim que os materiais sejam transferidos entre eles.

Pelo fato dos materiais serem transferidos em modo de bateladas, os materiais transitam na forma de golfadas, ou bateladas de material, através de uma mangueira conectada a uma saída 906 do dispositivo pressurizado de transferência.

Um tal método de transferência é uma forma de transferência em fase densa, pelo que os materiais transitam em golfadas, em lugar de o 10 fluírem livremente através de mangueiras, como ocorre nã tradicional transferência de material em fase menos adensada.

Exemplos Os exemplos a seguir ilustram as modalidades da presente invenção é a TT pader Na Fornecer | bomba: rações = a significativas que ilustram as vantagens do método e do sistema de acordo com à presente invenção.

Uma unidade piloto foi construída para testar dois tanques a fim de determinar os parâmetros operacionais para : 20 remoção de hidrocarbonetos a partir de cascalhos usando dióxido de carbono.

Um tanque tinha capacidade de 26 litros e uma relação composição-diâmetro (L:D) de 2:1. O segundo tanque tinha uma capacidade de 20,5 litros com uma L:D de 52:1. Durante os testes, os cascalhos permaneceram todo o tempo no tanque de extração, enquanto que o dióxido de carbono fluía continuamente no tanque de teste.

A

E temperatura do tanque e seus conteúdos foi amplamente - controlada através do fluxo de dióxido de carbono dentro do tanque de teste, com uma camisa de aquecimento disponível, se necessário. Durante a partida, o tanque de teste foi pressurizado até uma desejada condição de extração, permitindo assim tempo para os cascalhos se ajustarem à temperatura operacional do fluxo de dióxido de carbono. Dependendo da desejada temperatura, pressão e das especificações do tanque utilizado, a pressurização levou até uma hora, com o tempo médio de aproximadamente 45 minutos.

Para determinar as taxas de extração do óleo durante cada corrida, filtros a jusante foram usados para capturar o óleo recuperado, permitindo assim que o volume do óleo coletado fosse medido em relação ao fluxo de dióxido de carbono.

A tabela 1 abaixo resume os resultados dos testes de extração realizados em três amostras.

í Tabela 1 Massa de 10 10 10 cascalhos (kg) Temperatura 65 32 32

FT Temperatura 18,33 Ed En e eae o a ada O Densidade 823 928

NE

E EE A ARES EA Direção — do Descendente Ascendente . Ascendente | mm = ——— Taxa do fluxo 1 1-2 1-2 de dióxido de carbono . (1b/min) Tempo de 150 i processo (min)

EE Tec eae : Perda de peso 710 775 7176 dos cascalhos (g) Equilíbrio 99,7 98,9 Nao Percentual de 1,6 1,0 1,2 retorta (base seca), média final E aaa E nn fa a a aa da Como mostrado pelos resultados dos testes, o uso de dióxido de carbono líquido na faixa subcrítica (Teste 1) e na faixa de baixa temperatura (Testes 2 e 3) reduziu o teor de hidrocarboneto dos cascalhos a 1,6% p/p (Teste 1), 1,08 p/p (Teste 2), e 1,2% p/p (Teste 3).

De modo vantajoso, as modalidades aqui reveladas podem proporcionar sistemas e métodos para o processamento de coluna de perfuração com aumentada eficiência. Adicionalmente, tais sistemas e métodos podem resultar em á 10 operações com menores exigências de energia. Os métodos e " sistemas podem também permitir a recuperação de hidrocarbonetos em ambos os locais de perfuração 'off- shore" ou 'on-shore', em que tais hidrocarbonetos podem ser usados na reformulação das lamas de perfuração. Embora a presente invenção tenha sido descrita com

E respeito a um número limitado de modalidades, aquele " usualmente versado na técnica, tendo o benefício dessa revelação, irá reconhecer que outras modalidades podem ser vislumbradas as quais não se afastam do escopo da invenção aqui revelada.

Por conseguinte, o escopo da invenção deverá estar limitado apenas pelas reivindicações anexas.

Claims

' - REIVINDICAÇÕES - : 1. SISTEMA PARA EXTRAIR HIDROCARBONETOS A PARTIR DE CASCALHOS DE PERFURAÇÃO, o sistema caracterizado por compreender: pelo menos um tanque de extração; um tanque de dióxido de carbono conectado de forma contínua ao pelo menos um tanque de extração, e | pelo menos um tanque de separação em comunicação | fluida com o pelo menos um tanque de extração.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, | caracterizado por o sistema compreender um tanque de | estocagem de cascalhos.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sistema compreender uma pluralidade de tanques de extração.
4, Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o pelo menos um tanque de extração compreender uma saída para a remoção dos cascalhos de | perfuração.
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, | ' caracterizado por o pelo menos um tanque de extração | ' compreender um agitador mecânico.
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por adicionalmente compreender pelo menos uma bomba em comunicação fluida com o pelo menos um tanque de extração para fornecer um 'loop' de recirculação do dióxido

Ú de carbono extraído.

e.
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender pelo menos um aquecedor de dióxido de carbono conectado de forma contínua ao pelo menos um tanque de extração.
8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por adicionalmente compreender pelo menos um condensador de dióxido de carbono em comunicação com o pelo menos um tanque de separação, em que o pelo menos um condensador de dióxido de carbono está configurado para | converter o dióxido de carbono vapor em dióxido de carbono líquido.
| 9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, | caracterizado por adicionalmente compreender um tanque de | 15 coleta em comunicação fluida com o pelo menos um tanque de separação. :
10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dióxido de carbono líquido está abaixo | da temperatura de saturação para o dióxido de carbono.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, | JN caracterizado por o dióxido de carbono líquido estar a uma . temperatura na faixa de -20 ºC e cerca de 20 ºC.
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por adicionalmente compreender uma bomba de água em comunicação fluida com o tanque de extração.
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,

' caracterizado por o tanque de dióxido de carbono estar em - comunicação fluida com um gerador de energia.
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o tanque de dióxido de carbono estar em comunicação fluida com uma corrente de gás de combustão.
15. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o tanque de extração estar em comunicação | fluida com um recipiente pressurizado, em que Oo recipiente | pressurizado está configurado para fornecer cascalhos de perfuração ao tanque de extração. |
16. MÉTODO PARA EXTRAIR HIDROCARBONETOS A PARTIR DE CASCALHOS DE PERFURAÇÃO, o método caracterizado por compreender: expor os cascalhos de perfuração ao dióxido de | 15 carbono líquido, em que o dióxido de carbono líquido está abaixo da temperatura de saturação para o dióxido de carbono; solubilizar os hidrocarbonetos provenientes dos cascalhos de perfuração com o dióxido de carbono líquido; aquecer o dióxido de carbono líquido e os | . hidrocarbonetos “solúveis para converter o dióxido de . carbono líquido a dióxido de carbono vapor; separar os hidrocarbonetos do dióxido de carbono | vapor; e coletar os hidrocarbonetos separados.
17. Método, de acordo com a reivindicação 16,

: caracterizado por adicionalmente compreender bombear água - para dentro de um tanque de extração para deslocar o dióxido de carbono líquido residual.
18. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por adicionalmente compreender transportar oO dióxido de carbono vapor do tanque de separação para um condensador de dióxido de carbono e converter o dióxido de carbono vapor em dióxido de carbono líquido.
19... Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por o dióxido de carbono líquido ser reciclado.
20. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por o dióxido de carbono líquido estar numa pressão variando entre cerca de 0 bar e cerca de 50 bar.
21. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por o dióxido de carbono líquido estar numa temperatura variando entre cerca de -20 ºC e menos de cerca de 20 ºC.
22. Método, de acordo com a reivindicação “16, caracterizado por adicionalmente compreender adicionar pelo . menos um de co-solventes, modificadores de viscosidade, . tensoativos ou combinação desses.
23. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por os modificadores de viscosidade compreenderem pelo menos um selecionado do grupo que consiste de polimetacrilato, copolímeros hidrogenados de

É : estireno-dieno, copolímeros olefínicos, e poliésteres de : estireno.

|
24. Método, de acordo com a reivindicação 16, | caracterizado por adicionalmente compreender acrescentar 5 pelo menos um de água, álcoois, polimetacrilato, copolímeros hidrogenados de estireno-dieno, copolímeros olefínicos, álcoois etoxilados, poliésteres de estireno e combinações desses.
25. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por adicionalmente compreender recircular pelo menos uma parcela do dióxido de carbono líquido.
26. Método, de acordo com a reivindicação 16, | caracterizado por adicionalmente compreender agitar os cascalhos de perfuração.
27. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por adicionalmente compreender transferir pneumaticamente os cascalhos de perfuração.
28. Método, de acordo com a reivindicação 16, | caracterizado por adicionalmente compreender: recuperar dióxido de carbono a partir de um : gerador de energia.
29. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por o dióxido de carbono ser recuperado a partir de uma corrente de gás de combustão. | 25
30. Método, de acordo com a reivindicação 28, | caracterizado por a recuperação compreender:

ro —— o E TE INN a 6 : comprimir o dióxido de carbono em fase gasosa em « uma fase líquida; dissolver o dióxido de carbono; ou extrair o dióxido de carbono de um solvente. i | 1